- HSM là một phƣơng pháp gia công tiên tiến, có nhiều ƣu điểm về năng suất và chất lƣợng Tuy nhiên, để đạt đƣợc những ƣu điểm nói trên, HSM cũng có những
2.3.2 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt trong quá trình gia công cao tốc.
cao tốc.
Về cơ bản, các yếu tố hình thành bề mặt trong gia công tốc độ cao tƣơng tự nhƣ gia công thông thƣờng. Tuy nhiên, có khác biệt về sự phân bố nhiệt trong vùng cắt (chi tiết - phoi- dụng cụ) cũng nhƣ sự giảm lực cắt khi tốc độ vƣợt quá một giới hạn cụ thể. Nó sẽ giúp làm giảm độ nhám bề mặt cũng nhƣ tăng độ chính xác gia công. 2.3.2.1. Độ nhám bề mặt gia công:
Vết gia công tạo ra khi phay bằng dao mặt đầu có góc lƣợn ở lƣỡi cắt đƣợc biểu diễn trong hình 1. Chiều cao nhấp nhô bề mặt đƣợc tạo ra do sự in dập hình học của lƣỡi cắt trên có thể đƣợc tính gần đúng công thức: [1]
2 2 2 4 8 z z CRf f YCR CR (1)
Trong đó y là chiều cao nhấp nhô, CR là bán kính góc dao và fz là lƣợng tiến dao răng. Để cải thiện độ nhám bề mặt, nên đƣợc giảm lƣợng tiến dao và tăng bán kính góc lƣợn.
Hình 2.17. Lƣợng tiến dao và bán kính của các dụng cụ cắt ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt.
Các yếu tố khác, kể cả sự hình thành lẹo dao, độ sắc của lƣỡi cắt và độ mòn ở mặt sau dao cũng ảnh hƣởng đến bề mặt trong phay mặt. Đặc biệt sự mài mòn mặt sau và lẹo dao có thể có tác động tổng hợp đến độ nhám bề mặt.
Trong Phay cao tốc, sự hình thành lẹo dao đƣợc loại bỏ bởi vì tốc độ cắt đƣợc sử dụng là cao hơn nhiều so với tốc độ mà lẹo dao có thể đƣợc tạo ra. Nhƣ vậy, độ nhám bề mặt trong Phay cao tốc có thể đƣợc giảm đáng kể so với phay thông thƣờng.
2.3.2.2. Nhiệt cắt và lực cắt trong gia công tốc độ cao:
Quá trình gia công cắt gọt kim loại chỉ có hiệu quả khi độ cứng và độ ổn định nhiệt độ của vật liệu dụng cụ cắt vƣợt trội so với vật liệu gia công. Tăng tốc độ cắt cũng dẫn đến sự gia tăng của nhiệt độ ở vùng cắt, nó phụ thuộc vào tốc độ cắt kim loại và cƣờng độ của lực ma sát giữa phoi và dụng cụ. Khi phoi bị biến dạng trên mặt phẳng trƣợt, nhiệt độ của nó thay đổi đột ngột. Nhiệt độ cũng đƣợc tăng thêm bởi sự ma sát giữa các phoi và mặt trƣớc của dao cắt. Sự hình thành phoi và phân bố nhiệt trong vùng cắt khi Phay cao tốc có thể đƣợc thấy rõ khi so sánh với quá trình gia công truyền thống (Hình 2.18).
Gia công truyền thống Gia công cao tốc Hình 2.18. So sánh giữa gia công truyền thống và Phay cao tốc
Gia công cao tốc đƣợc thực hiện bởi những dụng cụ cắt đƣợc chế tạo từ những vật liệu cứng, có lớp phủ, khỏe và chịu nhiệt tốt, quá trình cắt diễn ra trong điều kiện nhiệt độ phoi gần với nhiệt độ nóng chảy của vật liệu gia công. Tới một tốc độ cắt gọt nhất định, có sự thay đổi đột ngột trong tính chất cơ, lý hoá của phoi, làm giảm áp lực của phoi trên mặt trƣớc của dao cắt. Lực ma sát và tất cả các yếu tố cản trở sự hình thành phoi cũng đƣợc giảm đi, góc của mặt phẳng trƣợt tăng lên, mặt cắt phoi mỏng hơn và tốc độ thoát phoi ở khu vực tiếp xúc tăng lên. Phoi đƣợc bóc tách
chuyển thành “màu đỏ” và do đó lực pháp tuyến trên mặt trƣớc của dao giảm. Mặt khác, khi diện tích tiếp xúc giảm, sự tăng nhiệt độ sinh ra bởi ma sát của phoi với mặt trƣớc cũng nhỏ đi.
Phay cao tốc nâng cao khả năng cắt vật liệu, chất lƣợng bề mặt và độ bền của dụng cụ cắt nhờ việc tăng tốc độ cắt, giảm tiết diện phoi cũng nhƣ lực ma sát. Ở vận tốc cắt thƣờng, khi tăng tốc độ cắt lực cắt cũng tăng theo. Tuy nhiên, khi tốc độ vƣợt quá một giới hạn nhất định, các lực cắt bắt đầu giảm. Nguyên nhân là do các lực cắt chịu tác động đồng thời của cả hai yếu tố nhiệt độ và biến dạng, kết quả cuối cùng do ảnh hƣởng tổng hợp của biến dạng, độ đàn hồi của vật liệu.
2.3.3 Kết luận chƣơng 2